Au programme de ce chapitre
- I. Utiliser les proportions de l'équation
- II. Le réactif limitant
- III. Le rendement
- Savoir-faire
- Exercices types corrigés
- Teste-toi — vrai ou faux ?
- Pièges fréquents et astuces
- À retenir
La définition à retenir
Définition Si les réactifs ne sont pas introduits dans les proportions de l'équation, l'un d'eux est épuisé le premier : c'est le réactif limitant. Il fixe la quantité de produits formés. L'autre réactif est en excès : il en reste à la fin.
Un exemple corrigé
Exemple Quelle masse de CO2 libère la combustion complète de 88 g de propane ?
M(C3H8) = 3 × 12 + 8 × 1 = 44 g/mol, donc n(C3H8) = 8844 = 2,0 mol.
D'après l'équation, n(CO2) = 3 × n(C3H8) = 6,0 mol.
m(CO2) = 6,0 × 44 = 264 g. On rejette plus de CO2 (en masse) que de propane brulé, car l'oxygène de l'air s'ajoute.
M(C3H8) = 3 × 12 + 8 × 1 = 44 g/mol, donc n(C3H8) = 8844 = 2,0 mol.
D'après l'équation, n(CO2) = 3 × n(C3H8) = 6,0 mol.
m(CO2) = 6,0 × 44 = 264 g. On rejette plus de CO2 (en masse) que de propane brulé, car l'oxygène de l'air s'ajoute.
Lexique
- calcul stœchiométrique
- calcul des quantités de réactifs ou de produits à partir de l'équation pondérée
- réactif limitant
- réactif entièrement consommé, qui arrête la réaction
- réactif en excès
- réactif dont il reste une partie à la fin
- rendement
- rapport entre la masse obtenue et la masse théorique
Les erreurs fréquentes à éviter
Piège — comparer les moles sans regarder les coefficients. Pour 2 Al + 3 Cl2 → 2 AlCl3 avec 1,0 mol de chaque réactif, on pourrait croire que « c'est pareil ». Pourtant 1,0 mol de Al demanderait 1,5 mol de Cl2 : le dichlore est limitant.
Piège — calculer le produit à partir du réactif en excès. La quantité de produit est fixée par le réactif limitant, jamais par celui en excès. Si tu pars du mauvais réactif, tu trouves une masse de produit impossible à obtenir.
Attention Le réactif limitant n'est pas forcément celui dont on a la plus petite masse, ni le plus petit nombre de moles : il faut tenir compte des coefficients de l'équation.
L'astuce du prof
Astuce Pour trouver vite le réactif limitant, divise le nombre de moles de chaque réactif par son coefficient : le plus petit quotient désigne le réactif limitant. Ici : Zn → 0,100 / 1 = 0,100 ; HCl → 0,150 / 2 = 0,075. C'est HCl.
Exercices corrigés
Cherche d'abord seul, puis ouvre la correction.
Exercice 1 — Le gaz de camping
Le butane brule selon : 2 C4H10 + 13 O2 → 8 CO2 + 10 H2O. On brule complètement 14,5 g de butane (C = 12 ; H = 1 ; O = 16). Quelle masse de dioxyde de carbone se forme ?
Voir la correction
M(C4H10) = 4 × 12 + 10 = 58 g/mol, donc n = 14,5 / 58 = 0,25 mol. Le rapport des coefficients est 8 pour 2, soit 4 : n(CO2) = 0,25 × 4 = 1,0 mol. Avec M(CO2) = 44 g/mol, m = 44 g.
Exercice 2 — Du fer attaqué par l'acide
Du fer réagit avec un excès d'acide chlorhydrique : Fe + 2 HCl → FeCl2 + H2. On utilise 5,6 g de fer (Fe = 56). Quel volume de dihydrogène recueille-t-on à 20 °C (Vm = 24 L/mol) ?
Voir la correction
L'acide est en excès : le fer est limitant. n(Fe) = 5,6 / 56 = 0,10 mol. Comme 1 Fe donne 1 H2, n(H2) = 0,10 mol et V = 0,10 × 24 = 2,4 L.